昆虫社会における自律分散的制御機構の進化

昆虫社会自主分散控制机制的演变

基本信息

批准号：
20033015
负责人：
辻瑞樹
金额：
$ 6.98万
依托单位：
University of the Ryukyus (2009)Kagoshima University (2008)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20033015/
关键词：
昆虫行動学モデル化知能ロボティックス進化信号物質

项目摘要

個体としては非力なアリが集団として高い機能を発揮するのはなぜか。超個体としてのアリのコロニーには個体の脳・神経ネットワークに相当する固定的な情報伝達処理システムは存在しない。かわりに、コロニーを構成する個体が移動しながら局所的情報に対し単純なルールに従い反応しているだけである。にもかかわらず適切に制御されるのは、これまでの研究によれば、ルールに内在するフィードバック機構が社会全体を「適応的状態」に自己組織化するからである。本研究では、まず(1)アリがコロニーサイズに依存し適切に行動を切り替える化学生態学的基盤と自己組織化的制御機構の解明を行い、つぎに(2)そのようなシステムを自然発生させた進化力学的機構の考察を目的とした。最終年度の本年度はこれまでの成果を取りまとめ、発表につとめた。まず、コロニーサイズの変化に反応し女王やワーカーがどう行動や内部状態を切り替えるのが自然選択上生き残る戦略なのか、集団遺伝学的な数理モデル(動的ゲームモデル)を発表した(Ohtsuki & Tsuji 2009)。その結果、単女王性女王1回交尾下でもワーカー間の相互産卵監視行動が進化しることが予測されたが、これは従来の理論とは異なる予測である。このモデルが予測するワーカー産卵およびその監視行動のコロニーサイズ依存性をトゲオオハリアリ(Kikuchi et al. 2008)でテストした。結果はモデルの予測(大コロニーではワーカー産卵が制御されないのが適応的)を強く支持するものであった。また、個体間接触で伝達される局所情報に依存した行動の切り替えに関する自己組織化モデルを立て、トゲオオハリアリでテストしに。モデルの予測は実アリのコロニーサイズ依存的行動をよく説明した。その一方で、省エネルギー的な個体の行動規則と、個体の内部状態を伝える信号物質としての炭化水素の存在が実験的に証明された。

为什么弱小的蚂蚁被证明是一个群体？作为超级个人，蚂蚁菌落中没有固定的信息传输处理系统。取而代之的是，构成殖民地的个人只能根据简单的规则对本地信息做出响应。然而，根据先前的研究，它是适当控制的，因为规则中的反馈机制被自组织为“自适应状态”。在这项研究中，（1）蚂蚁首先是由基于教会学生的基础设施和自组织的控制机制阐明的，其中蚂蚁依赖于菌落的大小并正确切换，并且（2）自然产生了这样的系统。考虑进化机制。今年，去年，我们已经汇编了迄今为止的结果，并在演讲上进行了工作。首先，女王和工人如何在殖民地和工人之间切换行动和内部条件之间的切换是一种在自然选择中生存的策略，而团体遗传数学模型（动态游戏模型）（ohtsuki＆tsuji）2009）。结果，预计工人之间的共同产卵监测行为即使在单一女王女王中也会发展，这与传统理论不同。在Kikuchi等人中，测试了该模型的模型，该模型的菌落大小依赖性。结果是对模型预测（自适应工人在大菌群中产卵）的强烈支持。此外，用于切换行为的自组织模型取决于由于单个互换接触而传递的本地信息，并通过TogeUoharrier进行了测试。该模型的预测解释了真正的蚂蚁菌落大小的作用。另一方面，能量规则储蓄个体和碳氢化合物的存在是传达个体内部状态的信号物质的实验性。